NL8303551A - LIGHTVISOR CONSISTING OF A LIQUID CRYSTAL DIRECTED BY AN ELECTRON BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THAT. - Google Patents
LIGHTVISOR CONSISTING OF A LIQUID CRYSTAL DIRECTED BY AN ELECTRON BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THAT. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8303551A NL8303551A NL8303551A NL8303551A NL8303551A NL 8303551 A NL8303551 A NL 8303551A NL 8303551 A NL8303551 A NL 8303551A NL 8303551 A NL8303551 A NL 8303551A NL 8303551 A NL8303551 A NL 8303551A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- liquid crystal
- target
- light
- cell
- light valve
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/133348—Charged particles addressed liquid crystal cells, e.g. controlled by an electron beam
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1341—Filling or closing of cells
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
= 1 f * 833122/vdKl/cd= 1 f * 833122 / vdKl / cd
Titel: Lichtklep bestaande uit een door een elektronenbundel gericht vloeibaar kristal en werkwijze ter vervaardiging daarvan.Title: Light valve consisting of an electron beam-directed liquid crystal and method for its manufacture.
De uitvinding heeft betrekking op presentatie-inrichtingen en de vervaardiging daarvan, in het bijzonder op lichtmodula-toren op basis van een door een elektronenbundel gericht vloeibaar kristal.The invention relates to display devices and their manufacture, in particular to light modulators based on an electron beam-directed liquid crystal.
5 Er bestaan veel toepassingen waarin het gewenst is om licht te moduleren ter vorming van een beeld op basis van informatie die afkomstig is van een elektrisch signaal. Tot dergelijke toepassingen behoren de projektie van televisiebeelden of door een computer geleverde gegevens of tekeningen op een scherm.There are many applications in which it is desirable to modulate light to form an image based on information from an electrical signal. Such applications include the projection of television images or computer-supplied data or drawings onto a screen.
10 Projektie-inrichtingen die gebruik maken van de wissel- werkingslichtkleptechnologie worden in het algemeen in twee groepen verdeeld: (1) die waarin de lichtmodulator met het richtende systeem is verbonden via een fotoconductor; en (2) die waarin de lichtmodulator direkt wordt gericht, gewoonlijk 15 met behulp van een elektronenbundel of laser. Een voorbeeld van het eerstgenoemde type is een vloeibaar kristallichtklep, genoemd in J.Grindberg, et al., "Photoactivated Birefringent Liquid Crystal Light Valve for Color Symbology Display", IEEE Trans.Elec.Dev., Vol. ED-22, No. 9, p.775 (1975) en W.Projection devices using the interaction light valve technology are generally divided into two groups: (1) those in which the light modulator is connected to the directing system via a photoconductor; and (2) those in which the light modulator is directed directly, usually using an electron beam or laser. An example of the former type is a liquid crystal light valve mentioned in J. Grindberg, et al., "Photoactivated Birefringent Liquid Crystal Light Valve for Color Symbology Display", IEEE Trans.Elec.Dev., Vol. ED-22, No. 9, p. 775 (1975) and W.
20 Bleha, et al., "Application of Liquid Crystal Light Valve to Real-Time Optical Data Processing," Opt.Eng., Vol. 17, No. 4, p.371 (1978). In de hierboven genoemde inrichting wordt een veld aangebracht op een cel van een reflekterend vloeibaar kristal door een fotogeleider die geaktiveerd wordt door licht dat vanaf één zijde daarop valt, waardoor de cel licht moduleert 25 dat de andere zijde binnenkomt en daardoorheen terug wordt gekaatst. Dit type inrichting maakt echter gebruik van een complexe gelaagde struktuur en ingewikkelde optica, en voor een praktische dikte van de vloeibare kristalcel zijn de schakel-snelheid en de contrastverhouding voor enkele geschikte toepassingen on/voldoende.20 Bleha, et al., "Application of Liquid Crystal Light Valve to Real-Time Optical Data Processing," Opt.Eng., Vol. 17, no. 4, p. 371 (1978). In the above-mentioned device, a field is applied to a reflective liquid crystal cell by a photoconductor which is activated by light incident on one side, whereby the cell modulates light entering the other side and bouncing through it. However, this type of device uses a complex layered structure and complicated optics, and for a practical thickness of the liquid crystal cell, the switching speed and contrast ratio are insufficient for some suitable applications.
30 Voorbeelden van het tweede type lichtmodulator zijn olie- filminrichtingen, genoemd door T.True, "Recent Advances in High Brightness and High Resolution Color Light Valve Projector," 10 SID Symposium Digest,Vol.10,p. 20 (1979); een deformagra- 8303551 ι 4 » -2- fische spiegelinrichting beschreven door Wohl et al., Amerikaans octrooischrift 3,626,084 verleend 7 december 1971, getiteld :Deformographic Storage Display Tube;" een thermisch gericht smectisch vloeibaar kristal lichtklep beschreven door 5 H.Dewey, et al., "Laser-Adressed Liquid Crystal Projection Displays, "SID Proceedings, Vol. 19, No. 1, p. 1 (1978) en M. Smith, et al., "Ultra High Resolution Graphic Data Terminal," SPIE, Vol. 200, p. 171 (1979); een spiegel matrix inrichting beschreven door R. Thomas, et al., "The Mirror 10 Matrix Tube: A. Novel Light Valve for Projection Displays, "Westinghouse Scientific Paper, 74-lG7-Mirro-Pl (ES 481). November 1974, door G. Guldberg, et al., "An Aluminium/Si02/ Silicon on Saphire Light Valve Matrix for Projection Displays," Applied Physics Letters, Vol. 26, No. 7, p. 391 (1975), en 15 door L. Hornbeck, et al., "Deformable Mirror Projection Display" 11 SID Digest, Vol. 11, p. 229 (1980); en een inrichting op basis van het pockels effect, genoemd door G. Marie en J. Donjon, "Single Crystal Perroelectrics and Their Application in Light Valve Display Devices," Proc. of the IEEE, Vol. 6, 20 No. 7 (1973).Examples of the second type of light modulator are oil film devices mentioned by T. True, "Recent Advances in High Brightness and High Resolution Color Light Valve Projector," 10 SID Symposium Digest, Vol. 10, p. 20 (1979); a deformagraphic mirror device described by Wohl et al., U.S. Patent 3,626,084 issued December 7, 1971, entitled: Deformographic Storage Display Tube; "a thermally oriented smectic liquid crystal light valve described by 5 H. Dewey, et. al., "Laser-Addressed Liquid Crystal Projection Displays," SID Proceedings, Vol. 19, No. 1, p. 1 (1978) and M. Smith, et al., "Ultra High Resolution Graphic Data Terminal," SPIE, Vol. 200, 171 (1979); a mirror matrix device described by R. Thomas, et al., "The Mirror 10 Matrix Tube: A. Novel Light Valve for Projection Displays," Westinghouse Scientific Paper, 74-Ig7- Mirro-Pl (ES 481), November 1974, by G. Guldberg, et al., "An Aluminum / SiO2 / Silicon on Saphire Light Valve Matrix for Projection Displays," Applied Physics Letters, Vol. 26, No. 7, p. 391 (1975), and 15 by L. Hornbeck, et al., "Deformable Mirror Projection Display" 11 SID Digest, Vol. 11, p. 229 (1980); and a device at b asis of the pockels effect, mentioned by G. Marie and J. Donjon, "Single Crystal Perroelectrics and Their Application in Light Valve Display Devices," Proc. of the IEEE, Vol. 6, 20 No. 7 (1973).
De hierboven genoemde inrichtingen in de tweede groep bezitten verschillende nadelen. De oliefilm, deformagrafische spiegel, thermisch gerichte, en matrixspiegelinrichtingen vereisen allen Schlieren-optica, die ingewikkeld en optisch on-25 doelmatig is. Bovendien zijn zij, evenals de inrichting op basis van het pockels-effekt allen reflekterende inrichtingen.The above mentioned devices in the second group have several drawbacks. The oil film, deformigraphic mirror, thermally oriented, and matrix mirror devices all require Schlieren optics, which are complicated and optically ineffective. Moreover, like the pockel effect device, they are all reflective devices.
De inrichtingen op basis van een oliefilm, waarbij een beeld wordt geschreven door een elektronenbundel op een dunne oliefilm, vereisen een zeer goed onderhoud en ingewikkelde werk-30 tuigbouw door de afbraak van de oliefilm alsmede een kathode door de elektronenbundel. De deformagrafische, thermisch gerichte en matrixspiegelinrichtingen zijn allen opslaginrich-tingen die modulatiemedia toepassen met een begrensde schakel-snelheid die hun gebruik in andere toepassingen beperken. De 35 deformagrafische inrichting, die gebruik maakt van een buigzaam membraan om het licht te moduleren, bezit geen laagfre-quente ruimtelijke weergave en geeft storingen door het buigen van het membraan. De thermisch gerichte inrichting bezit een lage gevoeligheid. De inrichting op basis van het Pockels- 8303551 -3- effekt, waarin licht wordt gemoduleerd door een KDP(kalium-dihydrofosfaat)kristal, waarop door een elektronenbundel wordt geschreven, is een complexe inrichting die een koelsysteem vereist en waarvan de resolutie beperkt is door de ge-5 ringe afmeting van een praktisch kristal.The oil film-based devices, where an image is written by an electron beam onto a thin oil film, require very good maintenance and complicated tool construction due to the breakdown of the oil film as well as a cathode through the electron beam. The deformagrammatic, thermally oriented and matrix mirror devices are all storage devices that use modulation media with a limited switching speed that limit their use in other applications. The deformigraphic device, which uses a flexible membrane to modulate the light, does not have a low-frequency spatial representation and causes bending of the membrane. The thermally oriented device has a low sensitivity. The device based on the Pockels-8303551-3 effect, in which light is modulated by a KDP (potassium dihydrophosphate) crystal, which is written by an electron beam, is a complex device that requires a cooling system and the resolution of which is limited by the small size of a practical crystal.
Vloeibare kristalmaterialen zijn aantrekkelijk voor beeld-projektie-inrichtingen vanwege hun selektief regelbare licht-modulatie-eigenschappen. Eén beperking van hun toepassing tot nu toe is echter het ontbreken van een bevredigend richtings-10 schema. Het is wenselijk om een cel van een vloeibaar kristal direkt te richten met een elektronenbundel omdat de kathode straalbuis (hierna "CRT" genoemd) technologie sterk ontwikkeld is. Een reflekterendtype vloeibaar kristal CRT-televisiein-richting is n.1. beschreven door J.VanRaalte, Proc. of the 15 IEEE, vol. 56, No. 12, blz. 2146 (1968). In dat geval werd de elektronenbundel echter gekoppeld met de vloeibare kristalcel door een aantal metalen pennen, wat leidt tot een aantal problemen, zoals een lage resolutie en een pen-pen dwarsverbinding. Het aftasten met een elektronenbundel van een vloeibaar 20 kristalmateriaal voor het opslaan van informatie is eveneens beschreven door J. Hansen en R.Schneeberg "Liquid Crystal Media for Electron Beam Recording," IEEE Trans.on Elec.Dev.,Liquid crystal materials are attractive to image projection devices because of their selectively controllable light modulation properties. One limitation of their application so far, however, is the lack of a satisfactory directional scheme. It is desirable to direct a liquid crystal cell directly with an electron beam because the cathode ray tube (hereinafter referred to as "CRT") technology is highly developed. A reflective type liquid crystal CRT television device is n.1. described by J. VanRaalte, Proc. of the 15 IEEE, vol. 56, no. 12, p. 2146 (1968). However, in that case, the electron beam was coupled to the liquid crystal cell by a number of metal pins, leading to a number of problems, such as low resolution and a pin-to-pin cross connection. Electron beam scanning of a liquid crystal material for storing information has also been described by J. Hansen and R. Schneeberg "Liquid Crystal Media for Electron Beam Recording," IEEE Trans.on Elec.Dev.,
Vol. ED-15, No. 11, blz. 896 (1968), hoewel de daarin beschreven inrichting gebruik maakt van een cholesterisch vloeibaar 25 kristal, waarvan de weergavetijd langzaam is en het omschakelen een hoog elektrisch veld noodzakelijk maakt, wat leidt tot een geringe gevoeligheid. Daarnaast is het eventuele gebruik van een vloeibare kristalcel in een door een elektronenbundel direkt gerichte beeldopslaginrichting beschreven door I.Chang 30 en W. Pennebaker, "Bi-stable Storage Tube with AC Controlled Display," 1973 SID Symposium Digest of Technical Papers, blz.Full. ED-15, No. 11, p. 896 (1968), although the device described therein uses a cholesteric liquid crystal, the display time of which is slow and necessitates switching a high electric field, leading to low sensitivity. In addition, the possible use of a liquid crystal cell in an electron beam direct image storage device has been described by I. Chang 30 and W. Pennebaker, "Bi-stable Storage Tube with AC Controlled Display," 1973 SID Symposium Digest of Technical Papers, p.
102.102.
Geen van de in de hiervoor genoemde publicaties verschaft echter een inrichting met een snelle weergave die licht modu-35 leert dat door de inrichting gaat voor een bevredigende pro-jektie, zonder het gebruik van ingewikkelde optische instrumenten, met snel wisselende beelden, zoals die welke door een televisie worden gevormd. De behoefte bestond derhalve tot het ontwikkelen van een dergelijke inrichting.However, none of the aforementioned publications provide a fast display device that teaches light modulation passing through the device for satisfactory projection, without the use of complex optical instruments, with rapidly changing images, such as those be formed by a television. Therefore, there was a need to develop such a device.
8303551 * · -4-8303551 * -4-
De onderhavige uitvinding komt tegemoet aan de hierboven genoemde behoefte en overwint de hierboven genoemde nadelen van de bekende inrichtingen die voor beeldprojektie zijn toegepast, door een vloeibaar kristallichtklep te verschaffen die 5 licht moduleert wanneer het door de lichtklep wordt doorgelaten en direkt kan worden gericht door een aftastende elektronenbundel, zoals in een kathodestraalbuis. De lichtklep volgens de uitvinding kan worden gebruikt met een eenvoudig optisch overbrengingssysteem om snel wisselende beelden te projekteren, 10 het bezit een hoge resolutie, contrast en gevoeligheid, en men neemt aan dat het een grotere betrouwbaarheid verschaft dan de bekende inrichtingen. De uitvinding verschaft eveneens een werkwijze voor het samenstellen van een projektiesysteem die gebruik maakt van een kathodestraalbuis met vensters waar-15 doorheen licht gaat om te worden gemoduleerd, dat daarna op een scherm wordt geprojekteerd. De uitvinding verschaft derhalve een nieuwe werkwijze voor het samenstellen van een dergelijke lichtklep.The present invention addresses the above-mentioned need and overcomes the above-mentioned drawbacks of the prior art image projection devices by providing a liquid crystal light valve which modulates light when it is transmitted through the light valve and can be directly directed by a scanning electron beam, such as in a cathode ray tube. The light valve according to the invention can be used with a simple optical transmission system to project rapidly changing images, it has high resolution, contrast and sensitivity, and it is believed to provide greater reliability than the known devices. The invention also provides a method of assembling a projection system using a cathode ray tube with windows through which light passes to be modulated, which is then projected onto a screen. The invention therefore provides a new method for assembling such a light valve.
tt
Men vormt een geschakelde nematische vloeibare kristalcel 20 onder toepassing van een geschikt vloeibaar kristalmateriaal dat tussen een doorzichtige stelplaat met een daarop gevormde doorzichtige elektrode en een doorzichtige trefplaat is aangebracht, waarbij het centrale gedeelte van de cel een venster bepaalt waardoor licht ter modulering kan worden doorgelaten.A switched nematic liquid crystal cell 20 is formed using a suitable liquid crystal material sandwiched between a transparent face plate having a transparent electrode formed thereon and a transparent target, the central portion of the cell defining a window through which light can be transmitted for modulation. .
25 Een schrijvend elektronenkanon is aanwezig om een smalle bundel elektronen te richten op gekozen plaatsen op de trefplaat om de elektrische potentiaal van het getroffen oppervlak in die plaatsen te veranderen. Een of meer vloedkanonnen zijn aanwezig om een brede, niet-gefocusseerde bundel, of wolk, 30 van elektronen te richten op de trefplaat om de potentiaal van het getroffen oppervlak te herstellen tot de potentiaal van de kathode van het vloedkanon. Een collector is naast de omtrek van de trefplaat geplaatst om secundaire elektronen te verzamelen die worden uitgezonden door en elektronen af-35 komstig van het vloedkanon die worden teruggekaatst door, de trefplaat, waarbij de potentiaal van de collector wordt gehandhaafd op een waarde juist onder het eerste overgangspunt van de secundaire emissiekarakteristiek van de trefplaat zodat de trefplaat kan worden beschreven en met hoge snelheid door het 8303557 -5- * < schrijvende kanon kan worden hersteld. Het schrijfkanon, vloedkanon en collector zijn buiten een tevoren bepaald gezichtsveld van het venster van de vloeibare kristalcel geplaatst zodat licht ter modulering kan worden doorgelaten 5 door de cel naar de trefplaat.A writing electron gun is provided to direct a narrow beam of electrons to selected locations on the target to change the electrical potential of the affected surface in those locations. One or more flood guns are provided to direct a wide, unfocused beam, or cloud, of electrons onto the target to restore the potential of the affected surface to the potential of the flood gun cathode. A collector is placed next to the target circumference to collect secondary electrons emitted by and electrons from the flood gun reflected from the target, maintaining the collector potential at a value just below it. first transition point of the target secondary emission characteristic so that the target can be written and recovered at high speed by the writing gun. The writing gun, flood gun and collector are placed outside a predetermined field of view of the liquid crystal cell window so that light can be transmitted through the cell to the target for modulation.
Een projektiesysteem is samengesteld door een kathodestraal-buis te voorzien van een schrijfkanon, een vloedkanon, een collector, en de vloeibare kristalcel, waarbij de stelplaat van de vloeibare kristalcel de stelplaat van de kathodestraal-10 buis vormt. Een toegangsvenster is op de achterzijde van de kathodestraalbuis gevormd zodat licht kan worden doorgelaten in het toegangsvenster en kan worden gericht door de vloeibare kristalcel. Polariserend materiaal is geplaatst voor het toegangsvenster en voor de stelplaat zodat de vloeibare kristalcel 15 kan worden gebruikt om de intensiteit van het licht te moduleren door de polarisatie van licht dat er doorheen gaat te variëren. Een lenzensysteem is aangebracht om licht vanaf een lichtbron door de kathodestraalbuis te richten en het uitstromende licht te projekteren.A projection system is composed by providing a cathode ray tube with a writing gun, a flood gun, a collector, and the liquid crystal cell, the liquid crystal cell set plate forming the cathode ray tube set plate. An access window is formed on the back of the cathode ray tube so that light can be transmitted into the access window and directed through the liquid crystal cell. Polarizing material is placed in front of the access window and in front of the adjusting plate so that the liquid crystal cell 15 can be used to modulate the intensity of the light by varying the polarization of light passing through it. A lens system is arranged to direct light from a light source through the cathode ray tube and project the outflowing light.
20 De lichtklep is opgebouwd volgens een werkwijze die leidt tot een isostatische vloeibare kristalcel. De stelplaat is vervaardigd door een indium-tinoxydebekleding op één oppervlak af te zetten om de doorzichtige elektrode te vormen en een toevoer en een afvoer door de stelplaat te verschaffen, waar-25 bij de afvoer is verbonden met een verzamelkamer. De trefplaat is op de stelplaat geplaatst en op de omtrek ervan bevestigd, waarbij de trefplaat is gescheiden van de elektrode door een omtreksafstandsstuk. De ruimte binnen en rond de cel is geëvacueerd, waarna grondig ontgast, vloeibaar kristalmateriaal 30 onder druk door de toevoer is geperst tot de cel volledig gevuld is, waarna de toevoer is afgesloten. Daarna is de druk op de buitenzijde van de trefplaat verhoogd tot de trefplaat vrijwel evenwijdig is aan de stelplaat, waarna de afvoer is afgesloten. Vastgesteld is, dat nematisch vloeibaar kristal-35 materiaal met een hoge dubbele breking, een lage diëlektrische anistropie, een lage viscositeit bij kamertemperatuur bijzonder geschikt is.The light valve is constructed according to a method that results in an isostatic liquid crystal cell. The adjusting plate is made by depositing an indium tin oxide coating on one surface to form the transparent electrode and providing a supply and an outlet through the adjusting plate, the outlet of which is connected to a collection chamber. The target is placed on the set plate and mounted on its periphery, the target separated from the electrode by a peripheral spacer. The space within and around the cell is evacuated, after which thoroughly degassed liquid crystal material 30 is forced through the feed under pressure until the cell is completely filled, after which the feed is closed. Then the pressure on the outside of the target is increased until the target is nearly parallel to the set plate, after which the drain is closed. It has been found that nematic liquid crystal material with high birefringence, low dielectric anistropy, low viscosity at room temperature is particularly suitable.
De uitvinding beoogt derhalve in de eerste plaat een nieuwe en verbeterde lichtklep met een door een elektronenbundel te 8303551 -6- richten vloeibaar kristal en een werkwijze voor de vervaardiging daarvan te verschaffen.The object of the invention is therefore to provide in the first plate a new and improved light valve with a liquid crystal to be directed by an electron beam and a method for the manufacture thereof.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een dergelijke lichtklep waarin licht wordt gemoduleerd wanneer het door de 5 klep gaat.The invention further relates to such a light valve in which light is modulated as it passes through the valve.
Daarnaast beoogt de onderhavige uitvinding een dergelijke lichtklep te verschaffen die geschikt is voor gebruik in een toepassing met een hoge schrijf- en herstelsnelheid.In addition, the present invention aims to provide such a light valve that is suitable for use in an application with a high writing and recovery speed.
Bovendien beoogt de uitvinding een beeldprojektiesysteem 10 te verschaffen waarin de hierboven genoemde lichtklep wordt toegepast.In addition, the invention aims to provide an image projection system 10 in which the above-mentioned light valve is used.
Tenslotte beoogt de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het samenstellen van de hierboven genoemde lichtklep die leidt tot een isostatische vloeibare kristalcel.Finally, the object of the invention is to provide a method for assembling the above-mentioned light valve which leads to an isostatic liquid crystal cell.
15 Het bovenstaande en andere oogmerken, eigenschappen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijker worden aan de hand van de hierna volgende beschrijving van de uitvinding, aan de hand van de tekening, waarin fig. 1 een schematisch zijaanzicht van een lichtklep vol-20 gens de onderhavige uitvinding., fig. 2 een grafiek van de secundaire emissiekarakteristiek van een voorbeeld van een elektronenbundeltrefplaat, toegepast in de in fig. 1 weergegeven lichtklep, die het verband toont van de schrijfkanon- en collectorpotentialen ten opzichte van 25 secundaire emissie, fig. 3 de vormen van de golven van 'de stroom van het schrijf kanon en de elektrische potentiaal,, gevormd op een beschreven gebied van de hierboven genoemde trefplaat, fig. 4 een schematisch zijaanzicht van de lichtklep, weer-30 gegeven in fig. 1, toegepast in een projektiesysteem volgens de uitvinding, fig. 5 een schematisch zijaanzicht van de opbouw van een lichtklep volgens de onderhavige uitvinding, toont.The above and other objects, features and advantages of the invention will become more apparent from the following description of the invention, with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic side view of a light valve according to the The present invention., FIG. 2 is a graph of the secondary emission characteristic of an example of an electron beam target used in the light valve shown in FIG. 1, showing the relationship of the writing gun and collector potentials with respect to secondary emission, FIG. 3. the shapes of the waves of the current from the writing gun and the electric potential formed on a described region of the above-mentioned target, FIG. 4 is a schematic side view of the light valve shown in FIG. 1, in a projection system according to the invention, Fig. 5 shows a schematic side view of the construction of a light valve according to the present invention.
Zoals in fig. 1 is weergegeven omvat de door de elektronen-35 bundel gerichte vloeibare kristallichtklep een vloeibaar kristalcel 10, met een voorvlak 12 en een achtervlak 14, een schrijvend elektronenkanon 16 voor het richten van een elektronenbundel op gekozen plaatsen op het achtervlak van de cel om de elektrische potentiaal op die gekozen plaatsen te veranderen, 8303551 -7- een of meer vloed-elektronenkanonnen 18 voor het richten van een brede, niet-gefocusseerde bundel elektronen op en over het achtervlak van de cel, en een collectorelektrode 20, aangebracht naast de omtrek van het achtervlak van de cel om de 5 secundaire elektronen, uitgezonden vanaf het achtervlak van de cel en elektronen, teruggekaatst door het achtervlak van de cel te verzamelen. Het schrijfkanon, vloedkanon en de collector elektroden, die tenminste gedeeltelijk moeten zijn geplaatst binnen een vrijwel geëvacueerde ruimte tezamen met het achter-IQvlak van de vloeibare kristalcel, zijn aangebracht op opeenvolgende plaatsen buiten een tevoren bepaald gezichtsveld van een venster, bepaald door de vloeibare cel, -zoals is weergegeven met de lijnen 22».Dit maakt het mogelijk dat licht onbelemmerd door de vloeibare kristalcel wordt doorgelaten en 15 daarbij wordt gemoduleerd, normaal het celvenster vanaf het achtervlak 14 binnengaat en door het voorvlak 12 de cel verlaat.As shown in Figure 1, the electron beam directed liquid crystal light valve comprises a liquid crystal cell 10, having a front face 12 and a back face 14, a writing electron gun 16 for directing an electron beam at selected locations on the back face of the cell to change the electrical potential at those selected locations, one or more flood electron guns 18 for directing a wide, unfocused beam of electrons on and over the rear face of the cell, and a collector electrode 20 disposed next to the periphery of the back face of the cell to collect the 5 secondary electrons emitted from the back face of the cell and electrons reflected from the back face of the cell. The writing gun, flood gun, and collector electrodes, which must be located at least partially within a substantially evacuated space together with the rear plane of the liquid crystal cell, are arranged in successive locations outside a predetermined field of view of a window defined by the liquid cell As shown by lines 22, this allows light to pass freely through the liquid crystal cell and to be modulated thereby, normally enters the cell window from the rear face 14 and exits through the front face 12.
De vloeibare kristalcel zelf bezit een stelplaat 24 van doorzichtig materiaal, bij voorkeur, doch niet noodzakelijk 20 glas, waarbij een zijde van de stelplaat het voorvlak 12 van de vloeibare kristalcel omvat. Een doorzichtige stelplaat-elektrode 26 is op het andere, achtervlak 28 van de stelplaat gevormd. De doorzichtige elektrode is op geschikte wijze een dunne film van indium-tinoxyde (ITO), dat op bekende wijze 25 op het oppervlak 28 is afgezet. Een trefplaat 30 van doorzichtig, dielektrisch materiaal is evenwijdig aan de stelplaat geplaatst op een tevoren bepaalde afstand D vanaf de doorzichtige elektrode 26, bepaald door een afstandsstuk 32, waarbij het achtervlak, of uitwendig vlak, van de trefplaat het achtervlak 14 30 van de vloeibare kristalcel omvat. Een laag van een nematisch vloeibaar kristalmateriaal 34 vult de ruimte tussen de doorzichtige stelplaatelektrode 26 en de trefplaat 30. Door een afsluiting 35 van een epoxyverbinding of ander geschikt materiaal dat zich uitstrekt rond de omtrek van de cel, wordt voor-35 komen dat het vloeibare kristalmateriaal ontsnapt. De oppervlakken van de elektrode 26 en trefplaat 30, die in aanraking zijn met de vloeibare kristallaag, zijn op geschikte wijze behandeld om een evenwijdige (homogene) grensoriëntatie te verschaffen, waarbij de oriëntaties van de twee oppervlakken 83 03 55 1 -8- rechte hoeken vormen om een verdraaiing van 90° te verschaffen in het nematische vloeibare kristalmateriaal. Een dergelijke oppervlakteoriëntatie wordt bij voorkeur op bekende wijze verkregen door een doorzichtige film van silicium-5 monoxyde (SIO) in vacuum af te zetten op de oppervlakken met een hoek van ongeveer 5° ten opzichte van het oppervlak.The liquid crystal cell itself has a setting plate 24 of transparent material, preferably, but not necessarily glass, one side of the setting plate comprising the front face 12 of the liquid crystal cell. A transparent adjustment plate electrode 26 is formed on the other rear face 28 of the adjustment plate. The transparent electrode is suitably a thin film of indium tin oxide (ITO) deposited on surface 28 in a known manner. A target 30 of transparent dielectric material is placed parallel to the set plate at a predetermined distance D from the transparent electrode 26 defined by a spacer 32, wherein the back face, or outside face, of the target is the back face 14 of the liquid crystal cell. A layer of a nematic liquid crystal material 34 fills the space between the transparent set plate electrode 26 and the target 30. A seal 35 of an epoxy compound or other suitable material extending around the periphery of the cell prevents the liquid from flowing. crystal material escapes. The surfaces of the electrode 26 and target 30, which are in contact with the liquid crystal layer, are suitably treated to provide a parallel (homogeneous) boundary orientation, with the orientations of the two surfaces 83 03 55 1 -8 right angles shapes to provide a 90 ° twist in the nematic liquid crystal material. Such a surface orientation is preferably obtained in a known manner by depositing a transparent film of silicon monoxide (SIO) in vacuum on the surfaces at an angle of about 5 ° to the surface.
Gevonden is dat drijfglas een geschikt materiaal is voor de stelplaat, en dat een gespannen, doorzichtig diëlektrisch membraan van een materiaal zoals mica, polyimide of glas ge-10 schikt is voor de trefplaat, hoewel andere materialen op bevredigende wijze kunnen worden toegepast. Het materiaal van de trefplaat 30 moet, na al dan niet te zijn behandeld, een secundaire elektronen-emissieverhouding (δ) bezitten die groter, en bij voorkeur aanzienlijk groter, is dan 1 wanneer 15 hij wordt getroffen door elektronen uit een schrijvend elektronenkanon. Het afstandsstuk 32 bestaat op geschikte wijze uit een polyesterfoelie, (zoals die welke wordt verkocht onder de aanduiding Mylar, een handelsmerk van E.I. du Pont de Nemours & Co.) of gefrit glas.It has been found that float glass is a suitable material for the adjustment plate, and that a tensioned, transparent dielectric membrane of a material such as mica, polyimide or glass is suitable for the target, although other materials can be used satisfactorily. The target 30 material, after being treated or not, must have a secondary electron emission ratio (δ) that is greater, and preferably significantly greater, than 1 when it is hit by electrons from a writing electron gun. Spacer 32 suitably consists of a polyester film (such as that sold under the designation Mylar, a trademark of E.I. du Pont de Nemours & Co.) or fritted glass.
20 In de samengevoegde cel zijn de moleculen van het nematische vloeibare kristalmateriaal 34 zodanig geordend dat vlak gepolariseerd licht dat door de cel gaat, in afwezigheid van een aangebracht elektrisch veld, 90° draait. Wanneer een spanning wordt aangebracht over een gebied van het materiaal trachten 25 de molecuul-'assen van de vloeibare kristalmoleculen in dat gebied zich evenwijdig aan het aangebrachte veld te richten, waarbij de rotatiehoek van het gepolariseerde licht door dat gebied van de cel kleiner wordt. Het vloeibare kristalmateriaal moduleert derhalve het licht door de polarisatie ervan te ver-30 schuiven. Indien voldoende spanning is aangebracht gaat het gepolariseerde licht onveranderd door het "veranderde" gebied van de cel.In the joined cell, the molecules of the nematic liquid crystal material 34 are arranged such that planar polarized light passing through the cell rotates 90 ° in the absence of an applied electric field. When a voltage is applied across a region of the material, the molecular axes of the liquid crystal molecules in that region attempt to align parallel to the applied field, thereby decreasing the angle of rotation of the polarized light through that region of the cell. The liquid crystal material therefore modulates the light by shifting its polarization. When sufficient voltage is applied, the polarized light passes unchanged through the "altered" region of the cell.
In de handel verkrijgbare nematische vloeibare kristal-materialen die geschikt zijn voor gebruik in cel 10, omvatten 35 E.Merck's Nematic Phase 1132TNC, een mengsel van drie afzonder-lijkeafenylcyclohexanen en een bifenylcyclohexaan, en BDH Chemical's E7, een eutectisch mengsel van 4-cyaan-4'-n-penta-bifenyl, 4-cyaan-4"-n-pentyl-p-terfenyl, 4-cyaan-4'-n-heptylbi-fenyl en 4-cyaan-4'-n-octoxybifenyl. In het ideale geval bezit 8303551 -9- het nematische vloeibare kristalmateriaal een hoge dubbele breking (b.v. Δη >0,15), lage dielektrische anisotropie en lage viscositeit bij kamertemperatuur. Materialen met dergelijke eigenschappen verdienen de voorkeur omdat zij de stroom 5 van de schrijfbundel die vereist is om de cel te schakelen met snelheden die geschikt zijn voor standaardmonochromatische presentatie-inrichtingen voor televisiebeelden te minimaliseren. Vloeibare kristalsamenstellingen met een dergelijke combinatie van fysische en elektrische eigenschappen zijn het 10 onderwerp van de gelijktijdig ingediende octrooiaanvrage getiteld: "Lichtdoorlatende vloeibare kristalmaterialen voor gebruik in elektro-optische presentatieinrichtingen". Als voorbeeld bestaat echter een voorkeursnematisch materiaal met ^ een Δη >0,16, een £11 <13, en£l<6, en een viscositeit4. 40 cp 15 bij 20°C, voornamelijk uit een mengsel dat 80 gew% van een eutecticum van BDH Chemical's K15 en E.Merck's S1103, en 20 gew% van E.Merck's S1544 bevat.Commercially available nematic liquid crystal materials suitable for use in cell 10 include 35 E. Merck's Nematic Phase 1132TNC, a mixture of three individual phenylcyclohexanes and a biphenylcyclohexane, and BDH Chemical's E7, a 4-cyan eutectic mixture 4'-n-penta-biphenyl, 4-cyano-4 "-n-pentyl-p-terphenyl, 4-cyano-4'-n-heptylbi-phenyl and 4-cyano-4'-n-octoxybiphenyl. ideally, the nematic liquid crystal material has high birefringence (eg Δη> 0.15), low dielectric anisotropy and low viscosity at room temperature Materials with such properties are preferable because they have the writing beam current 5 is required to switch the cell at speeds suitable for standard monochromatic television image presenters to minimize Liquid crystal compositions with such combination of physical and electrical properties are the subject of the present invention. The co-pending patent application entitled, "Translucent Liquid Crystal Materials for Use in Electro-Optical Presentation Devices". However, as an example, a preferred nematic material exists with ^ a Δη> 0.16, a £ 11 <13, and £ 1 <6, and a viscosity4. 40 cp 15 at 20 ° C, mainly from a mixture containing 80 wt% of an eutectic from BDH Chemical's K15 and E. Merck's S1103, and 20 wt% of E. Merck's S1544.
Het schrijvende elektronenkanon 16 kan op een aantal voor een kathodestraalbuis geschikte wijzen worden gevormd, zoals 20 algemeen bekend is in de industrie van de presentatietechnolo-gie. Evenzo kunnen de vloedkanonnen 18 op een aantal wijzen worden gevormd, zoals algemeen bekend is in de industrie van de presentatietechnologie voor de vervaardiging van presentatie-inrichtingen met kathodestraalbuizen van het opslagtype.The writing electron gun 16 can be formed in a number of ways suitable for a cathode ray tube, as is well known in the industry of presentation technology. Likewise, flood guns 18 can be formed in a number of ways, as is well known in the presentation technology industry for the manufacture of storage type cathode ray tube display devices.
25 De vorm van de collector van de lichtklep is bijzonder belangrijk, daar· het noodzakelijk is dat een elektrode aanwezig is voor het opvangen van secundaire emissie-elektronen vanaf, en vloedkanonelektronen teruggekaatst door, het achter-vlak 14 van de dielektrische trefplaat 30, terwijl gelijktijdig 30 licht ombelemmerd wordt doorgelaten door de vloeibare kristal-cel 10, en een elektrisch potentiaalbeeld op het achtervlak 14 van de trefplaat wordt geschreven. Het verdient de voorkeur dat de collector wordt gevormd uit een rond de omtrek van de vloeibare kristalcel geplaatste geleidende ring 20, waarbij de 35 centrale as uitsteekt vanaf de stelplaat 24, zoals in fig. 1 is weergegeven, waarbij de trefplaat 30 van de cel cirkelvormig is. De collectorelektrode bevindt zich dan buiten het gezichtsveld van het celvenster, weergegeven door de lijnen 22, waarbij een redelijk uniform elektrisch veld verbonden met de col- 8303551 -10- lector rond de omtrek van de cel is gevormd.The shape of the collector of the light valve is particularly important since it is necessary that an electrode be present to receive secondary emission electrons from and flood gun electrons reflected from the back face 14 of the dielectric target 30, while simultaneously light obstructed is transmitted through the liquid crystal cell 10, and an electric potential image is written on the back face 14 of the target. It is preferable that the collector be formed from a conductive ring 20 placed around the periphery of the liquid crystal cell, the central axis protruding from the adjustment plate 24, as shown in Fig. 1, the target 30 of the cell being circular is. The collector electrode is then outside the field of view of the cell window, represented by lines 22, with a fairly uniform electric field connected to the collector around the periphery of the cell.
In bedrijf wordt het achtervlak 14 van de trefplaat 30 gewoonlijk op dezelfde potentiaal V^g als de kathode van het vloedkanon 18 gehouden, omdat het vloedkanon continu een elek- * 5 tronenwolk op en over het achtervlak die dezelfde potentiaal V- bezitten als het vloedkanon kaatsen vloedkanonelektronen fg terug, tèrwijl gebieden van het achtervlak die positief zijn ten opzichte van vloedkanonelektronen aantrekken totdat dergelijke gebieden een potentiaal.V^ verkrijgen, waarbij extra 10 vrije elektronen worden aangetrokken door de collector 20. De trefplaat 30 werkt als een condensator, evenals het vloeibare kristalmateriaal 24; de spanning over een bepaald gebied-van het vloeibare kristalmateriaal, en derhalve het polarisatie-schakeleffekt, is derhalve een funktie van V^g, de potentiaal 15 V^g van de doorzichtige stelplaatelektrode 26, en de capaciteit van de trefplaat ten opzichte van de capaciteit van het vloeibare kristalmateriaal in dat gebied. De vloedkanonkathode is, kenmerkend, elektrisch verbonden met de doorzichtige elektrode zodat de doorzichtige elektrode en het achtervlak van de tref-20 plaat gewoonlijk dezelfde potentiaal bezitten, waarbij het vloeibare kristalmateriaal in een niet-omgeschakelde toestand zonder voorspanning wordt gehouden. In enkele omstandigheden kan het echter gewenst zijn om een voorspanning op de cel aan te brengen, en in dat geval dienen de vloedkanonkathode en 25 elektrode 26 niet met elkaar te worden verbonden.In operation, the rear face 14 of the target 30 is usually held at the same potential V ^g as the cathode of the flood gun 18, because the flood gun continuously has an electron cloud on and over the back face that has the same potential V as the flood gun. Flood gun electrons fg bounce back, while regions of the rear face which are positive to flood gun electrons attract until such regions acquire a potential, with additional 10 free electrons being attracted by the collector 20. The target 30 acts as a capacitor, as does liquid crystal material 24; the voltage across a certain region of the liquid crystal material, and therefore the polarization switching effect, is therefore a function of Vg, the potential 15 Vg of the transparent plate electrode 26, and the capacitance of the target with respect to the target. capacity of the liquid crystal material in that region. The flood gun cathode is typically electrically connected to the transparent electrode so that the transparent electrode and the backplane of the target usually have the same potential, keeping the liquid crystal material in an unconverted state with no bias. In some circumstances, however, it may be desirable to bias the cell, in which case the flood gun cathode and electrode 26 should not be connected together.
De schrijfkanonkathode 16 wordt in werking gesteld met een zeer hoge negatieve potentiaal V^g ten opzichte van de vloed-kanonkathodepotentiaal V^g, in het bijzonder ongeveer 4,5 kV, zodat wanneer de schrijfbundel het achtervlak 14 van de tref-30 plaat treft meer elektronen uitgezonden dan geabsorbeerd worden, zoals is weergegeven door de secundaire emissiekromme van fig. 2. Het gebied van de trefplaat getroffen door de elektronen van het schrijfkanon verkrijgt een positieve potentiaal die capacitief gekoppeld is met een overeenkomend gèbdled van het 35 vloeibare kristal, waarbij dat gebied wordt omgeschakeld.The write gun cathode 16 is operated with a very high negative potential V ^ g relative to the flood gun cathode potential V ^ g, in particular about 4.5 kV, so that when the write beam strikes the back face 14 of the target plate more electrons are emitted than are absorbed, as shown by the secondary emission curve of Fig. 2. The region of the target hit by the electrons of the writing gun acquires a positive potential which is capacitively coupled to a corresponding layer of the liquid crystal, whereby that area is switched.
Omdat het materiaal van de trefplaat dielektrisch is moet in de buurt daarvan een collector aanwezig zijn om een terugweg te verschaffen voor de schrijf- en vloedkanonnen. Om deze funktie uit te voeren dient de collector noodzakelijkerwijze ^ van de trefplaat richt. Gebieden van het achtervlak '8 3 0 3 5 5 1 -11- een positieve potentiaal te bezitten ten opzichte van zowel de schrijf- als vloedkanonkathodes, hoewel, om de vloedkanonnen te kunnen herstellen tot gebieden, die zijn getroffen door de schrijfkanonbundel, inplaats van het stabiliseren op de col-5 lectorpotentiaal VcQ^, de collectorpotentiaal lager dient te zijn dan de eerste wisselpotentiaal Vcr^ van de trefplaat, dat wil zeggen de laagste potentiaal die overeenkomt met de elektronenenergie waarbij de secundaire emissieverhouding δ gelijk is aan ëén. Dit maakt het mogelijk dat de lichtklep kan worden 10 gebruikt in een schrijf- en herstelinrichting met snelle weergave, inplaats van als een opslaginrichting-Since the target material is dielectric, a collector must be present in the vicinity to provide a return path for the writing and flood guns. To perform this function, the collector must necessarily direct the target. Areas of the rear face '8 3 0 3 5 5 1 -11- have a positive potential with respect to both the write and flood gun cathodes, although, in order to be able to restore the flood guns to areas affected by the write gun beam, instead of stabilizing at the collector potential VcQ ^, the collector potential should be lower than the target's first alternating potential Vcr ^, i.e. the lowest potential corresponding to the electron energy at which the secondary emission ratio δ is equal to one. This allows the light valve to be used in a quick display writing and recovery device, rather than as a storage device.
Zoals in fig. 3 is weergegeven, wanneer een gebied van het achtervlak 14 van de trefplaat wordt getroffen door de schrijf-kanonbundel, neemt de potentiaal in dat gebied toe tot, doch 15 niet hoger dan, de collectorpotentiaal VCQ^. Daar de collectorpotentiaal kleiner is dan Vcrl, worden daarna meer vloed-kanonelektronen geabsorbeerd dan uitgezonden, zodat de potentiaal in dat gebied terugvalt tot nadat de stroom van het schrijfkanon in dat gebied is gestopt. Op deze wijze kan een 20 potentiaalbeeld op de trefplaat door het schrijfkanon worden geschreven, daarna door het vloedkanon worden uitgewist, en vervolgens opnieuw worden geschreven door het schrijfkanon.As shown in FIG. 3, when an area of the rear face 14 of the target is hit by the write gun beam, the potential in that area increases to, but not higher than, the collector potential VCQ. Since the collector potential is less than Vcr1, more flood gun electrons are then absorbed than emitted, so that the potential in that region drops until after the current of the writing gun has stopped in that region. In this manner, a potential image on the target can be written by the writing gun, then erased by the flood gun, and then rewritten by the writing gun.
Dit beeld is capacitief gekoppeld met het vloeibare kristal, dat het licht dat daardoor gaat moduleert overeenkomstig het 25 beeld.This image is capacitively coupled to the liquid crystal, which modulates the light passing through it according to the image.
Gevonden is, dat door toepassing van het hierboven genoemde voorkeurs nematische vloeibare kristalmateriaal, aangebracht _7 in een cel met een scheidingsafstand D van 10 M, een beeld kan worden verkregen dat voor projektie van een mono-chromatisch 30 televisiebeeld bij een golflengte van 0,6 x 10~^ M bevredigend is. Onder toepassing van een schrijfkanon dat een bundelstroom van 14,7 x 10-6 amp. en een bundelbreedte van 4,4 mil verschaft, en een gespannen micatrefplaat, kunnen de volgende resultaten worden verkregen: 35 presentatieschakelsnelheid 25 msec contrastverhouding 59:1 resolutie 225 lijnen per inch schrijfsnelheid 164 cm/msecIt has been found that by using the above-mentioned preferred nematic liquid crystal material disposed in a cell with a separation distance D of 10 M, an image can be obtained which is for projection of a mono-chromatic television image at a wavelength of 0.6 x 10 ~ ^ M is satisfactory. Using a writing gun that has a beam current of 14.7 x 10-6 amps. and providing a beam width of 4.4 mil, and a stressed micro target, the following results can be obtained: 35 presentation switching speed 25 msec contrast ratio 59: 1 resolution 225 lines per inch writing speed 164 cm / msec
Zoals in fig. 4 is weergegeven omvat een projektieinrich- 8303551 -12- ting waarbij een lichtklep volgens de onderhavige uitvinding wordt toegepast tevens een geëvacueerde kamer 36 die het schrijfkanon 16, vloedkanonnen 18, en een collectorelektrode 20 bevat, waarbij de vloeibare kristalcel 10 is bevestigd aan 5 de voorzijde van de kamer terwijl het achtervlak 14 naar binnen is gericht. Bij voorkeur is een toegangsvenster 38, dat een opening bevat die is bedekt met een doorzichtig materiaal, op de achterzijde van de kamer 36 aangebracht en het schrijf-kanon 16 buiten de as geplaatst zodat een onbelemmerd gezichts-10 veld door het toegangsvenster 38 en het venster, bepaald door de vloeibare kristalcel 10 aanwezig is. Een eerste polarisator 40 is geplaatst achter het toegangsvenster om licht te polariseren dat binnenstroomt door het toegangsvenster en een tweede polarisator, of analysator 42 is voor de cel 10 geplaatst om 15 te bewerkstelligen dat alleen licht met een gekozen polariteit daar doorheen stroomt zonder vermindering in intensiteit. De polarisator 40 en de analysator 42 kunnen zijn vervaardigd uit in de handel verkrijgbare polariserende velvormige materialen.As shown in Fig. 4, a projection device employing a light valve of the present invention also includes an evacuated chamber 36 containing the writing gun 16, flood guns 18, and a collector electrode 20, the liquid crystal cell 10 being attached to the front of the chamber with the rear face 14 facing inward. Preferably, an access window 38, which includes an opening covered with a transparent material, is disposed on the back of the chamber 36 and the writing gun 16 is positioned off-axis so that an unobstructed field of view through the access window 38 and the window defined by the liquid crystal cell 10 is present. A first polarizer 40 is placed behind the access window to polarize light flowing in through the access window and a second polarizer, or analyzer 42, is placed in front of the cell 10 to cause only light of a selected polarity to flow through it without reduction in intensity . The polarizer 40 and the analyzer 42 may be made of commercially available polarizing sheet materials.
20 De intensiteit van het licht dat door de analysator stroomt uit een bepaald gebied van de vloeibare kristalcel zal afhankelijk zijn van de mate waarin dat gebied is MinM geschakeld door het schrijfkanon, omdat de intensiteit van het licht dat door de analysator stroomt afhankelijk is van de relatieve 25 polarisatie van de analysator en het licht dat daarop invalt.The intensity of the light flowing through the analyzer from a certain area of the liquid crystal cell will depend on the extent to which that area is MinM switched by the writing gun, because the intensity of the light flowing through the analyzer depends on the relative polarization of the analyzer and the light incident on it.
• De polarisatiemodulatie, gevormd door de geschakelde nematische vloeibare kristalcel is derhalve omgezet door de polarisator en analysator in intensiteitsmodulatie. Wanneer de polarisatie van de analysator dezelfde richting bezit als de polarisator 30 zal de intensiteit van het verkregen beeld toenemen met de intensiteit van de elektronenbundel van het schrijfkanon, terwijl wanneer de polarisatie van de analysator 90° is gedraaid ten opzichte van de polarisatie van de polarisator de intensiteit van het beeld zal afnemen met toenemende intensiteit 35 van de elektronenbundel van het schrijfkanon.The polarization modulation formed by the switched nematic liquid crystal cell is therefore converted by the polarizer and analyzer into intensity modulation. When the polarization of the analyzer has the same direction as the polarizer 30, the intensity of the acquired image will increase with the intensity of the electron beam of the writing gun, while when the polarization of the analyzer is rotated 90 ° relative to the polarization of the polarizer the intensity of the image will decrease with increasing intensity of the electron beam of the writing gun.
Een lens 44 is aangebracht om licht uit een bron, zoals een lamp 46, te richten door het toegangsvenster 38 en door het venster van de vloeibare kristalcel 10. Een andere lens 48 is aanwezig om het beeld, gevormd door de vloeibare kristalcel, 3303551 -13- op een beeldoppervlak te focusseren, zoals het oppervlak van scherm 50, waarbij op het scherm het beeld, weergegeven door een elektrisch toevoersignaal aan het schrijfkanon, wordt ge-projekteerd. Hoewel een eenvoudig optisch systeem, weergegeven 5 door de lenzen 44 en 48 hier is getoond, zal het duidelijk zijn, dat meer ingewikkelde optische inrichtingen kunnen worden toegepast, afhankelijk van de bijzondere toepassing waarin de lichtklep wordt gebruikt.A lens 44 is provided to direct light from a source, such as a lamp 46, through the access window 38 and through the window of the liquid crystal cell 10. Another lens 48 is provided to image the liquid crystal cell, 3303551 - 13- to focus on an image surface, such as the surface of screen 50, projecting on the screen the image represented by an electric supply signal to the writing gun. While a simple optical system represented by lenses 44 and 48 is shown here, it will be appreciated that more complicated optical devices may be employed depending on the particular application in which the light valve is used.
Gevonden is dat een geschikte lichtklep kan worden samenge-10 steld zoals is weergegeven in fig. 5. Een trefplaat 52 van drijfglas, of enig ander geschikt door-zichtig materiaal, is vervaardigd door eerst een laag indiumtinoxyde (ITO) op één oppervlak op bekende wijze af te zetten, onder vorming van een doorzichtige elektrode 54, en daarna een dunne, doorzichtige, 15 in één lijn gerichte film van siliciummonoxyde (niet weergegeven) op het oppervlak van het ITO elektrode 54. De in ëën lijn gerichte film kan worden afgezet door siliciummonoxyde in vacuum op te dampen met een hoek van 5° vanaf het plaatoppervlak volgens een werkwijze zoals die welke is beschreven door 20 J.Janning in Appl. Phys. Lett., Vol.21, blz. 173 (1972). Een toevoeropening 56 en een afvoeropening 58 zijn in de stel-plaat gevormd en toevoer- en afvoerbuizen 60 en 62 zijn af-dichtendbevestigd op de stelplaat, en verbonden met de respek-tievelijke openingen. Een glazen vacuum ampul, of kamer 64 is 25 afdichtend verbonden met het overblijvende uiteinde van de afvoerbuis. In deze samenstelling is de stelplaat horizontaal geplaatst en daarna een trefplaat 66 boven de doorzichtige in-diumtinoxydeëlektrode 54, die steunt op een omtreksafstandsstuk 68 en met zijn omtrek is bevestigd op de beklede stelplaat door 30 een afsluiting 70 onder toepassing van een epoxyverbinding of ander geschikt afdichtend middel. De trefplaat 66 bevat λ een doorzichtige, in één lijn gerichte, siliciumoxydefilm op het binnenoppervlak daarvan, die 90° is gedraaid ten opzichte van de in één lijn gerichte film op elektrode 54.It has been found that a suitable light valve can be assembled as shown in Figure 5. A float glass target 52, or any other suitable transparent material, is made by first coating a layer of indium tin oxide (ITO) on known surfaces. way, to form a transparent electrode 54, and then a thin, transparent, aligned film of silicon monoxide (not shown) on the surface of the ITO electrode 54. The aligned film can be deposited by vacuum-depositing silicon monoxide at an angle of 5 ° from the plate surface according to a method such as that described by J. Janning in Appl. Phys. Lett., Vol. 21, p. 173 (1972). A supply opening 56 and a discharge opening 58 are formed in the adjusting plate, and supply and discharge tubes 60 and 62 are sealingly mounted on the adjusting plate, and connected to the respective openings. A glass vacuum ampoule, or chamber 64, is sealingly connected to the remaining end of the drain tube. In this arrangement, the set plate is placed horizontally and then a target 66 above the translucent indium tin oxide electrode 54, which rests on a peripheral spacer 68 and is circumferentially mounted on the coated set plate by a closure 70 using an epoxy compound or other suitable sealant. The target 66 contains λ a transparent, aligned silicon film on its inner surface, which is rotated 90 ° relative to the aligned film on electrode 54.
35 Daarna wordt de ruimte tussen de trefplaat 66 en de doorzichtige elektrode 54 gevuld met het vloeibare kristalmateriaal. Dit vindt plaats door eerst de ruimte direkt om en in de stelplaat, trefplaat, toevoerbuis, afvoerbuis en ampul te evacueren. Daarna wordt het vrije uiteinde van de toevoerbuis 60 83 0 3 5 5 t ♦ -14- gebracht in het grondig ontgaste vloeibare kristalmateriaal en de druk op het vloeibare kristalmateriaal vergroot, wat tot gevolg heeft dat het via de toevoerbuis 60 de cel binnenstroomt, de ruimte tussen de stelplaat 52 en trefplaat 66 vult, 5 en uit de afvoerbuis 62 wegstroomt en in de ampul 64. Nadat de ruimte tussen de stelplaat en trefplaat volledig is gevuld wordt de toevoerbuis 60 met bekende middelen op een geschikt punt 72 af geklemd en de druk op het uitwendige oppervlak van de trefplaat 66 vergroot totdat de trefplaat stevig steunt op het 10 omtreksafstandsstuk 68 en vrijwel evenwijdig is aan de stelplaat. Daarna wordt de afvoerbuis 62 op een geschikt punt 74 afgeklemd om het vloeibare kristalmateriaal in de cel op te sluiten. Door het uitvoeren van de hierboven genoemde werkwijze, onder toepassing van een grondig ontgast vloeibaar kristal-15 materiaal, wordt een isostatische vloeibare kristalcel gevormd, waarbij een uniforme plaat-scheiding en struktuurstabiliteit in hoog vacuum wordt gewaarborgd.Thereafter, the space between the target 66 and the transparent electrode 54 is filled with the liquid crystal material. This takes place by first evacuating the space directly around and in the adjusting plate, target, supply tube, discharge tube and ampoule. Then, the free end of the feed tube 60 83 0 3 5 5 t ♦ -14- is introduced into the thoroughly degassed liquid crystal material and the pressure on the liquid crystal material is increased, resulting in it flowing into the cell via the feed tube 60, the fills the space between the adjusting plate 52 and target 66, and flows out of the discharge tube 62 and into the ampoule 64. After the space between the adjusting plate and target is completely filled, the supply tube 60 is clamped at a suitable point 72 by known means and the press the external surface of the target 66 enlarged until the target rests firmly on the circumferential spacer 68 and is substantially parallel to the adjustment plate. Then, the discharge tube 62 is clamped at a suitable point 74 to trap the liquid crystal material in the cell. By performing the above-mentioned method, using a thoroughly degassed liquid crystal material, an isostatic liquid crystal cell is formed, ensuring uniform plate separation and high vacuum structural stability.
Een geschikte spanklem 76 om vloeibaar kristalmateriaal in de cel te persen is weergegeven in fig. 5. De toevoerbuis 60 is ‘ 20 op afgesloten wijze bevestigd aan een bovenste gedeelte 77 van de spanklem door een kap met schroefdraad 78, sluitring 80 en veerkrachtige 0-ring 82, waarbij de toevoerbuis naar beneden uitsteekt door een bovenste kamer 84 en onderste kamer 86 van het bovenste gedeelte van de spanklem.A suitable clamping clamp 76 for pressing liquid crystal material into the cell is shown in Fig. 5. The feed tube 60 is sealed to an upper portion 77 of the clamping clamp through a cap with screw thread 78, washer 80 and resilient 0-. ring 82, the feed tube extending down through an upper chamber 84 and lower chamber 86 of the upper portion of the chuck.
25 Wanneer in de cel en de omringende ruimte vacuum is aangebracht, wordt een lager gedeelte 88 van de spanklem, dat een houder 90,>met vloeibaar kristalmateriaal 92 bevat, naar boven geschroefd in de onderste kamer 86 van het bovenste gedeelte van de schroefdraad totdat het de openingen 94 bedekt, die 30 zijn aangebracht om het inwendige van de spanklem te evacueren, en is aangebracht tegen een stop 96, een 0-ring is aanwezig om een vergrendeling van de druk te verkrijgen, waarbij de toevoerbuis in het vloeibare kristalmateriaal wordt gebracht.When vacuum has been applied in the cell and the surrounding space, a lower portion 88 of the chuck containing a liquid crystal container 92 is screwed up into the lower chamber 86 of the upper part of the screw thread until it covers the openings 94, which are provided to evacuate the interior of the chuck, and is fitted against a plug 96, an O-ring is provided to obtain a pressure lock, the feed tube being introduced into the liquid crystal material brought.
De druk op het vloeibare kristalmateriaal 92 wordt vergroot om 35 het in de toevoerbuis 60 te persen door een gas in de bovenste kamer 84 via een toevoeropening 100 toe te voeren. Bij voorkeur dient een dergelijk gas inert te zijn en een l§ge oplosbaarheid in het vloeibare kristalmateriaal te bezitten, en argon is het meest geschikt gebleken, hoewel andere gassen 53 03 55 : • -15- kunnen worden toegepast zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.The pressure on the liquid crystal material 92 is increased to force it into the feed tube 60 by feeding a gas into the upper chamber 84 through a feed opening 100. Preferably, such a gas should be inert and have a low solubility in the liquid crystal material, and argon has proved to be the most suitable, although other gases 53 03 55: -15- can be used without exceeding the scope of the invention.
Het eerste evacueren van de cel en de omringende ruimte kan plaatsvinden door het geheel in een bellenvat te plaatsen en 5 het bellenvat te evacueren. Wanneer de cel volledig gevuld is met het vloeibare kristalmateriaal wordt de druk in het bellenvat vergroot om de druk op het uitwendige oppervlak van de trefplaat 66 te vergroten, zoals hiervoor is besproken.The first evacuation of the cell and the surrounding space can take place by placing the whole in a bubble vessel and evacuating the bubble vessel. When the cell is completely filled with the liquid crystal material, the pressure in the bubble vessel is increased to increase the pressure on the external surface of the target 66, as discussed above.
Wanneer de vloeibare kristalcel is opgebouwd kan hij wor-10 den bevestigd op, of opgenomen worden in, een geschikte struk-tuur met een schrijfkanon, een vloedkanon en een collector-elektrode en worden toegepast om de klep in een vacuum, zoals een kathodestraalbuis, te bedienen.When the liquid crystal cell is built up, it can be mounted on, or incorporated into, a suitable structure with a writing gun, a flood gun and a collector electrode and used to place the valve in a vacuum, such as a cathode ray tube, to serve.
Wanneer, anderzijds, de cel wordt toegepast als stelplaat 15 van een kathodestraalbuis wordt hij bevestigd aan de trechter 102 van de kathodestraalbuis voordat deze in het bellenvat wordt geplaatst. In dat geval wordt de druk op de buitenzijde van de trefplaat 66 vergroot door de druk in de kathodestraalbuis te vergroten, bij voorkeur met een inert gas zoals argon.On the other hand, when the cell is used as a cathode ray tube adjusting plate 15, it is attached to the funnel 102 of the cathode ray tube before it is placed in the bubble vessel. In that case, the pressure on the outside of the target 66 is increased by increasing the pressure in the cathode ray tube, preferably with an inert gas such as argon.
20 De kathodestraalbuis wordt op bekende wijze verwarmd om gassen te verwijderen, in het bijzonder waterdamp, voordat hij wordt afgesloten. De cel is bevestigd op de trechter 102 met een epoxyverbinding hoewel andêre bekende bevestigingsmiddelen kunnen worden toegepast, en deze epoxyverbinding, evenals ande-25 re verbindingen die bij de samenstelling van de klep wordt toegepast, wordt in dit 'geval gekozen uit in de handel verkrijgbare epoxyverbindingen die de hoge temperatuur, van ongeveer 300°C, noodzakelijk voor de warmtebehandeling van de kathodestraalbuis, gedurende een korte tijd kunnen weerstaan.The cathode ray tube is heated in a known manner to remove gases, in particular water vapor, before it is closed. The cell is attached to the funnel 102 with an epoxy compound although other known fasteners may be used, and this epoxy compound, as well as other compounds used in the valve assembly, is selected in this case from commercially available epoxy compounds which can withstand the high temperature of about 300 ° C necessary for the heat treatment of the cathode ray tube for a short time.
3Q De geschakelde, nematische, vloeibare kristalcel,toegepast in de lichtklep volgens de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot het hierboven beschreven celtype. Andere geschakelde nematische cellen die kunnen worden toegepast omvatten stromingsgevoelige cellen van het type dat is beschreven door 35 R.Hubbard en D. Bos in "Optical-Bounce Removal and Turnoff-Time Reduction in Twisted-Nematic Displays". IEEE Trans.Elec. Dev., Vol. ED-28, No. 6 biz. 723 (1981). Eveneens toepasbaar zijn geschakelde nematische cellen die door duale frequenties worden gericht, vervaardigd onder toepassing van vloeibare 8303551 -16- kristalmaterialen van het type beschreven in een publikatie van R. Hubbard et al., getiteld: "Development of Dual-Frequency Addressable Liquid Crystals", aangeboden tijdens het vierde jaarlijkse symposium over Liquid Crystals and 5 Ordered Fluids on April 1, 1982 in Las Vegas, Nevada.3Q The switched, nematic, liquid crystal cell used in the light valve of the present invention is not limited to the cell type described above. Other switched nematic cells that can be used include flow sensitive cells of the type described by R. Hubbard and D. Bos in "Optical-Bounce Removal and Turnoff-Time Reduction in Twisted-Nematic Displays". IEEE Trans.Elec. Dev., Vol. ED-28, No. 6 biz. 723 (1981). Also useful are dual frequency directional nematic cells made using liquid crystal materials of the type described in a publication by R. Hubbard et al., Entitled, "Development of Dual-Frequency Addressable Liquid Crystals". , presented at the fourth annual symposium on Liquid Crystals and 5 Ordered Fluids on April 1, 1982 in Las Vegas, Nevada.
0 t 83C3S5 10 t 83C3S5 1
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US43497582A | 1982-10-18 | 1982-10-18 | |
US43497582 | 1982-10-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8303551A true NL8303551A (en) | 1984-05-16 |
Family
ID=23726477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8303551A NL8303551A (en) | 1982-10-18 | 1983-10-14 | LIGHTVISOR CONSISTING OF A LIQUID CRYSTAL DIRECTED BY AN ELECTRON BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THAT. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1204811A (en) |
DE (1) | DE3337331A1 (en) |
GB (1) | GB2129606B (en) |
NL (1) | NL8303551A (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60144721A (en) * | 1984-01-06 | 1985-07-31 | Canon Inc | Method and device for image forming |
JPS6262334A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-19 | Canon Inc | Liquid crystal element |
US4765717A (en) * | 1987-05-05 | 1988-08-23 | Tektronix, Inc. | Liquid crystal light valve with electrically switchable secondary electron collector electrode |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3627408A (en) * | 1965-06-29 | 1971-12-14 | Westinghouse Electric Corp | Electric field device |
US3626084A (en) * | 1970-06-12 | 1971-12-07 | Ibm | Deformographic storage display tube |
CA1041643A (en) * | 1974-05-10 | 1978-10-31 | Xerox Corporation | Imaging system |
-
1983
- 1983-09-23 GB GB08325485A patent/GB2129606B/en not_active Expired
- 1983-10-05 CA CA000438423A patent/CA1204811A/en not_active Expired
- 1983-10-13 DE DE19833337331 patent/DE3337331A1/en not_active Ceased
- 1983-10-14 NL NL8303551A patent/NL8303551A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2129606A (en) | 1984-05-16 |
GB8325485D0 (en) | 1983-10-26 |
CA1204811A (en) | 1986-05-20 |
DE3337331A1 (en) | 1984-04-19 |
GB2129606B (en) | 1986-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3627408A (en) | Electric field device | |
EP0887692B1 (en) | Method of making a spatial light modulation | |
WO1990000756A1 (en) | Reflection-type liquid crystal electro-optical device and projection-type display device using the same | |
JPS597927A (en) | Liquid crystal display | |
KR950014953A (en) | Liquid crystal display | |
NL8303551A (en) | LIGHTVISOR CONSISTING OF A LIQUID CRYSTAL DIRECTED BY AN ELECTRON BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THAT. | |
NL8303553A (en) | LIGHTVISOR CONSISTING OF A LIQUID CRYSTAL DIRECTED BY AN ELECTRON BEAM AND METHOD OF MANUFACTURING THAT. | |
EP0371506B1 (en) | Liquid crystal display device | |
NL8801165A (en) | APPARATUS FOR PROJECTION TELEVISION. | |
JPH0519260A (en) | Liquid crystal light valve | |
US5379136A (en) | Electron beam addressed electro-optical light valve having input openings | |
Wu et al. | Infrared liquid crystal light valve | |
JP3194935B2 (en) | Display device | |
GB2130231A (en) | Liquid crystal materials for use in electro-optical display devices | |
Haven | Electron-beam addressed liquid-crystal light valve | |
EP0625722A2 (en) | Surface treatment process for liquid crystal cell substrates | |
JP2006162686A (en) | Optical deflecting element, optical deflector provided with the element, and picture display device | |
JPH10133213A (en) | Liquid crystal display device and its production | |
US3718380A (en) | Imaging system in which either a liquid crystalline material or an electrode is shaped in an image configuration | |
WO1991007851A1 (en) | Matrix addressed liquid crystal light valve | |
JPH0588153A (en) | Liquid crystal panel and liquid crystal display device formed by using this panel | |
EP0884619A2 (en) | Plasma-addressed liquid crystal display device | |
JPH05232497A (en) | Liquid crystal panel and liquid crystal display device | |
FR2534703A1 (en) | Liquid-crystal light valve controlled by an electron beam and method for constructing it. | |
Shields et al. | Light valve and projection mode LCDs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
BV | The patent application has lapsed |